一种多重刺激响应型农药微球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及空调技术领域，具体涉及一种多重刺激响应型农药微球及其制备方法，所述农药微球包括改性羧甲基纤维素、杀虫成分、异佛尔酮二异氰酸酯和正十六烷，其中，所述改性羧甲基纤维素包括羧甲基纤维素和胱胺二盐酸盐，该多重刺激响应型农药微球能自动按需释放农药和高效靶向控释农药，具有有效期长、利用率高和对环境友好的优点。和对环境友好的优点。和对环境友好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多重刺激响应型农药微球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及农药杀虫剂
，具体涉及一种多重刺激响应型农药微球及其制备方法。

技术介绍

[0002]根据联合国预测，未来世界人口在2050年将达到96亿，粮食需求预计将增长70
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110％，如何用有限的土地养活快速增长的人口是急需解决一个全球性问题。1病虫害直接导致全球农业生产力损失40％，因此在农业生产过程中使用大量农药保证粮食安全。全球每年使用约400万吨杀虫剂，大部分农药因为受到尘埃飘散、雨水侵蚀、光降解和快速蒸发的影响流失到环境中，只有0.1％的活性成分用于消灭目标生物。农药低效的使用严重破坏了自然环境，如目标生物产生抗性，生物多样性丧失，水体污染等，更危险的是农药的直接暴露和食物链积累会损害人类健康，这些关于农药的低效使用阻碍了可持续农业的发展。需要使用新的材料和方法来提高农药的使用效率，以此实现联合国的可持续发展目标(零饥饿、清洁水和卫生设施)。
[0003]近年来，控释技术在农药领域的应用为绿色农业提供了新的平台。控制农药可以通过使用具有受控释放性和目标选择性的载体来进行靶向的响应释放，这些智能系统可以在特定的微环境条件下，以定向的、可控的和安全的方式提供有效成分。其中，刺激响应系统改善农药控释特性，是促进农药响应生物或非生物刺激并智能释放的可行方案。目前研究人员已经开发了基于无机材料(介孔硅，蒙脱土，氮化硼等)，合成聚合物材料(聚琥珀酰亚胺，聚乳酸)和天然高分子材料(纤维素，壳聚糖，海藻酸钠，玉米蛋白等)的先进的阿维菌素控释制剂。然而，目前的控释农药的智能响应程度还不够，其有效成分的靶向控释针对性还不够强。
[0004]智能响应载体材料可以响应环境刺激的变化，如pH、温度、酶、氧化还原、光、磁场和离子强度等刺激的变化，实现有效成分的靶向控释。因此，开发对环境刺激有智能响应的新载体是制备控释农药制剂的重要方法。为了提高农药的有效期和利用率，然而，人们还没有通过设计
[0005]小菜蛾是世界上对十字花科植物危害最大的害虫，每年造成全球经济损失约4
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50亿美元。。温度是影响昆虫和微生物生长的重要因素，研究表明小菜蛾的生长发育速度在17.5℃
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32.5℃范围内随温度升高而加快，因此需要设计一种在这范围内随温度升高而快速释放的控释制剂，以应对小菜蛾在高温下的高种群密度。另一方面，微胶囊拥有更长的使用期效和生物安全性，但是微球在生物体内的缓慢释放导致其生物活性低，是限制其使用的重要因素。其中，将昆虫的微环境作为刺激因素控制农药在虫体内的快速释放是一种高效的害杀虫方式。小菜蛾体内存在丰富的谷胱甘肽(一种抗氧化硫醇)以及中肠独特的碱性环境，可以将这些刺激因素作为钥匙打开控释农药载体上的开关。考虑到农药在实际应用中的复杂环境，需要设计一种多重响应性的智能农药微胶囊，使其在喷施后具有较长的持效性，在作物受到生物和非生物胁迫下快速释放有效成分用于控制病虫害。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种多重刺激响应型农药微球，该多重刺激响应型农药微球能自动按需释放农药和高效靶向控释农药，具有有效期长、利用率高和对环境友好的优点。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种多重刺激响应型农药微球的制备方法。
[0008]为实现上述目的之一，本专利技术提供以下技术方案：
[0009]提供一种多重刺激响应型农药微球，包括改性羧甲基纤维素、杀虫成分、异佛尔酮二异氰酸酯和正十六烷，其中，所述改性羧甲基纤维素包括羧甲基纤维素和胱胺二盐酸盐。
[0010]在一些实施方式中，所述杀虫成分是阿维菌素、伊维菌素、毒死蜱、2,4
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二氯苯氧乙酸、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、氯虫苯甲酰胺、高效氯氟氰菊酯中的一种或多种。
[0011]本专利技术一种多重刺激响应型农药微球的有益效果：
[0012](1)本专利技术的多重刺激响应型农药微球，其农药微球由油相成分和水相成分组成，油相成分与水相成分能构成界面聚合，该界面聚合的微球能高效包封杀虫成分，大幅提升了微球内杀虫成分的紫外光稳定性，使得杀虫成分在紫外光下稳定性更好，拥有更长效的杀虫效果。
[0013](2)本专利技术的多重刺激响应型农药微球，其改性羧甲基纤维素为胱胺二盐酸盐改性羧甲基纤维素，使得农药微球的外壳上存在氨基，羟基，脲键，这些基团与蜡质层的脂肪酸、脂肪醇和脂肪醛形成氢键，以及与叶面之间的作用力可有效避免叶面上的微胶囊被雨水冲刷，提高了农药微球的持久性。
[0014](3)本专利技术的多重刺激响应型农药微球，其农药微球含有正十六烷，正十六烷在温度高于20℃时由固态转为液态，使得农药微球在高温时能加速微球内部的农药释放，继而使得高温下能释放更多农药，更好地防治高温下病虫害容易爆发的问题；反之，低温环境下，正十六烷不易转变为液态，农药微球释放的农药也少，此时病虫也较少，能节省农药量，实现靶向控释农药，提高农药微球有效期、利用率以及环境友好性。
[0015](4)本专利技术的多重刺激响应型农药微球，其改性羧甲基纤维素是由胱胺二盐酸盐改性羧甲基纤维素，使得农药微球的球壳上含有二硫键，当昆虫食入农药微球后，昆虫体内丰富的谷胱甘肽能还原破坏农药微球上的二硫键，使得农药微球的崩解并快速释放有效成分，达到快速杀虫的效果，农药微球在昆虫体内微环境的刺激释放则使其具有更高的杀虫活性，达到按需释放的效果。
[0016](5)本专利技术的多重刺激响应型农药微球，其以环境温度以及昆虫内谷胱甘肽作为控释信号，能更好地针对防治昆虫，提高了农药微球智能性，从而提高利用率。
[0017]为实现上述目的之二，本专利技术提供以下技术方案：
[0018]提供上述多重刺激响应型农药微球的制备方法，包括以下步骤，
[0019]步骤一、制备改性羧甲基纤维素，包括以下步骤：
[0020]称取配方量的羧甲基纤维素，将其与PBS溶液充分混合溶解，得到第一溶液；其中所述PBS溶液的pH为6；
[0021]将所述第一溶液加热至30℃～50℃，然后往所述第一溶液加入催化剂，所述催化剂由1
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(3
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二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐和N
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羟基丁二酰亚胺组成，持续搅拌0.5h～1.5h。使所述羧甲基纤维素上的羧基活化；
[0022]称取配方量的胱胺二盐酸盐，将其与另一PBS溶液混合溶解，得到第二溶液；
[0023]所述第二溶液与活化后的羧甲基纤维素混合，于30℃～50℃下搅拌反应15h～30h，得到混合物料；
[0024]将所述物料纯化，除去所述催化剂以及未反应物，收集纯化后的物料并冷冻干燥，制得改性羧甲基纤维素，所述改性羧甲基纤维素为胱胺二盐酸盐改性羧甲基纤维素；
[0025]步骤二、制备农药微球，包括以下步骤：
[0026]将配方量的正十六烷、杀虫成分、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多重刺激响应型农药微球，其特征是：包括改性羧甲基纤维素、杀虫成分、异佛尔酮二异氰酸酯和正十六烷，其中，所述改性羧甲基纤维素包括羧甲基纤维素和胱胺二盐酸盐。2.根据权利要求1所述的多重刺激响应型农药微球，其特征是：所述杀虫成分是阿维菌素、伊维菌素、毒死蜱、2,4
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二氯苯氧乙酸、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、氯虫苯甲酰胺、高效氯氟氰菊酯中的一种或多种。3.一种多重刺激响应型农药微球的制备方法，其特征是：制备权利要求1或2所述的多重刺激响应型农药微球，包括以下步骤，步骤一、制备改性羧甲基纤维素，包括以下步骤：称取配方量的羧甲基纤维素，将其与PBS溶液充分混合溶解，得到第一溶液；其中所述PBS溶液的pH为6；将所述第一溶液加热至30℃～50℃，然后往所述第一溶液加入催化剂，所述催化剂由1
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(3
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二甲氨基丙基)
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乙基碳二亚胺盐酸盐和N
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羟基丁二酰亚胺组成，持续搅拌0.5h～1.5h。使所述羧甲基纤维素上的羧基活化；称取配方量的胱胺二盐酸盐，将其与另一PBS溶液混合溶解，得到第二溶液；所述第二溶液与活化后的羧甲基纤维素混合，于30℃～50℃下搅拌反应15h～30h，得到混合物料；将所述物料纯化，除去所述催化剂以及未反应物，收集纯化后的物料并冷冻干燥，制得改性羧甲基纤维素，所述改性羧甲基纤维素为胱胺二盐酸盐改性羧甲基纤维素；步骤二、制备农药微球，包括以下步骤：将配方量的正十六烷、杀虫成分、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡充分混合，得到油相；将步骤一制得的改性羧甲基纤维素与去离子水混合，将其与吐温混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：周红军，赵明，周新华，郝丽，陈铧耀，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：